Tìm kiếm
Sản xuất sạch hơn trong công nghiệp
Siêu thị sản phẩm, công nghệ tiết kiệm năng lượng
Số người truy cập: 4715869
Số người đang xem: 54
Quản lý năng lượng

Công cụ tính toán chỉ số hiệu quả năng lượng (ENPI) cho hệ thống máy nén khí theo công nghệ “Công nghiệp thế hệ 4.0”

08/03/2018

Trong các hệ thống thiết bị phụ trợ của cơ sở sản xuất công nghiệp, hệ thống khí nén là hệ thống có tiềm năng tiết kiệm rất lớn, khí nén là một trong những phương tiện truyền tải năng lượng quan trọng và đa năng nhất trong các nhà máy sản xuất, chiếm từ 10 – 15% tổng điện năng tiêu thụ tại cơ sở. Hiệu suất sử dụng máy nén khí được thể hiện bởi chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI).

 

Phương pháp luận để xây dựng chỉ số hiệu quả năng lượng đang được các doanh nghiệp quan tâm.Trung tâm Khuyến công và Tư vấn phát triển công nghiệp đã xây dựng Công cụ tính toán hiệu suất của hệ thống nén khí theo công nghệ “Công nghiệp thế hệ 4.0” nhằm xác định chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI) cho các doanh nghiệp công nghiệp có sử dụng khí néntiếp cận các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, dần dần thay thế các thiết bị có lạc hậu, hiệu suất thấp bằng các thiết bị có hiệu suất cao.

1. Phương pháp luận xây dựng chỉ số hiệu quả năng lượng máy nén khí

1.1. Các bước thực hiện

Để xây dựng chỉ số hiệu quả năng lượng theo quy trình cho máy nén khí doanh nghiệp thực hiện qua các bước sau:

Bước 1: Xác định các doanh nghiệp sử dụng hệ thống máy nén khí thỏa mãn các tiêu chí lựa chọn doanh nghiệp;

Bước 2: Xác định giới hạn khu vực sử dụng máy nén khí để xây dựng chỉ số hiệu quả năng lượng;

Bước 3: Xây dựng phiếu khảo sát và thu thập bản hỏi;

Bước 4: Đo kiểm và theo dõi năng lượng khu vực máy nén khí

Bước 5: Tính toán và xây dựng chỉ số hiệu quả năng lượng năng lượng .

1.2. Giới hạn khu vực tính chỉ số hiệu quả năng lượng

Các thiết bị được đưa vào tính định mức chuẩn tiêu thụ năng lượng theo quy trình bao gồm: (1) Máy nén khí; (2) các thiết bị làm mát (bơm tuần hoàn, tháp giải nhiệt) ; (3) quạt làm mát.

Các thiết bị không được đưa vào tính định mức chuẩn tiêu thụ năng lượng theo quy trình:(1) Khu vực văn phòng ; (2) Khu vực sản xuất; (3) Khu vực khác.

Giới hạn khu vực để xây dựng định mức chuẩn theo quy trình

1.3. Tính toán số hiệu quả năng lượng

Xây dựng chỉ số hiệu quả năng lượng suất tiêu hao năng lượng điện/sản lượng khí nén theo từng tháng của công ty. Suất tiêu hao năng lượng điện (SEC) của các doanh nghiệp xác định theo công thức dưới đây:

SEC= E1/P          [kWh/m3];     

Trong đó:

+ E1: Năng lượng điện tiêu thụ sản xuất khí nén (kWh);

+ P: Sản lượng khí nén (m3).                                    

* Năng lượng điện sản xuất khí nén (E1) được xác định theo công thức sau:

E1 = E – (E2 + E3 + E4) =              [kWh];

Trong đó:

+ E: Tổng điện năng tiêu thụ mỗi năm (kWh) ;

+ E2, E3. E4: Tiêu thụ điện năng ở khu vực văn phòng, khu vực sản suất sản phẩm, khu vực khác (kWh).

Ngoài ra năng lượng điện tiêu thụ máy nén khí (E1) được xác định thông qua hệ thống đồng hồ đo tại các máy nén khí

* Sản lượng khí nén (P): Xác định theo đồng hồ theo dõi lưu lượng khí nén của tòan hệ thống và được xác định theo công thức sau:

P= ∑Pi        [m3];     

Trong đó:

+ Pi: Sản lượng khí nén của các máy nén khí i (m3).

1.4. Các yếu tố ảnh hưởng dến tiêu thụ năng lượng

Hệ thống máy nén khí cần dựa vào các yếu tố nào để có thể tính toán ra một hệ thống máy nén khí hoàn chỉnh. Thông thường chúng ta sẽ dựa vào 5 yếu tố cơ bản gồm: lưu lượng khí nén, áp lực khí nén cần sử dụng, công suất máy nén khí, chất lượng khí nén và nhu cầu sử dụng.

(1) Lưu lượng khí nén: Trong nhà máy, nhà xưởng sẽ có rất nhiều thiết bị tiêu thụ khí nén do vậy để chọn được đúng lưu lượng khí nén có thể đáp ứng được toàn bộ hoạt động sản xuất của nhà máy, nhà xưởng ta cần phải tổng hợp được hết tất cả các thiết bị tiêu thụ khí nén bằng cách cộng dồn sau đó dự phòng khoảng 10% – 20% tổn thất khí nén áp lực tùy từng trường hợp. Lưu lượng khí nén thường thể hiện dưới thông số m3/phút.

(2) Áp lực khí nén: đây là thông số rất quan trọng để các thiết bị cơ cấp chấp hành dựa trên khí nén có thể hoạt động được. Ta cần phải biết trong các thiết bị tiêu thụ khí nén thì áp lực lớn nhất mà thiết bị này cần cung cấp là bao nhiêu để có thể chọn máy nén khí cho phù hợp. Ví dụ nếu có 1 thiết bị cần phải cung cấp áp lực tối thiểu là 8 bar thì ta không được chọn máy nén khí chỉ cung cấp tối đa áp lực là 7.5 bar vì như vậy thiết bị này sẽ không hoạt động được. Sau khi đã tính toán được áp lực tối đa cần có thì ta cần phải biết được tổn hao áp lực của toàn hệ thống là bao nhiêu bar để tính toán ra áp lực cần thiết cho máy nén khí. Trên thực tế, việc tăng áp suất lên 1 bar nhằm tạo ra độ chênh áp dụ trữ của hệ thống, 6.5 bar chính là áp suất mục tiêu thấp nhất tối ưu của hệ thống là. (Áp suất mục tiêu tối ưu thấp nhất là giá trị áp suất ở đầu cấp nhỏ nhất đảm bảo cung cấp khí nén hợp lý cho các yêu cầu sản xuất).Áp lực máy khí nén thường được tính theo đơn vị pa (Megapascal), bar, kgf/cm2, psi, atm…

(3) Công suất máy nén khí: khi đã tính toán được hai thông số trên bao gồm lưu lượng và áp lực thì ta sẽ tính toán ra được công suất máy nén khí tương ứng. Trong trường hợp hệ thống máy nén khí đã có sẵn và ta muốn mua bổ xung thêm thì ta cần phải tính toán xem hệ thống máy nén khí hiện tại đang thiếu áp lực hay lưu lượng để có kế hoạch bổ xung cho hợp lý. Công suất máy nén khi thường được tính theo đơn vị kW hoặc HP (sức ngựa) với công thức quy đổi như sau: 1kw = 1,35 HP

(4) Chất lượng máy nén khí sẽ phụ thuộc vào 2 yếu tố:

+ Tính chất khí nén: máy nén khí không dầu (trong khí nén không có lẫn dầu) thường được dùng trong công nghệ thực phẩm sạch như bia rượu, sản xuất dược phẩm, vi mạch điện tử, thiết bị y tế, sản xuất thực phẩm nước giải khát… Hiện tại có 2 công nghệ đối với máy nén khí không dầu gồm máy nén khí khô nghĩa là trong đầu nén không được bôi trơn bằng dầu nhưng công nghệ máy nén khí kiểu này vẫn dùng dầu để bôi trơn bạc đạn, ổ bi, hộp số nên nếu quá trình bảo dưỡng không tốt thì các phớt chắn dầu có thể để dầu lọt vào trong đầu nén và sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Một công nghệ tiên tiến hơn đối với dòng máy nén khí không dầu đó là công nghệ máy nén khí ướt có nghĩa đầu nén được bôi trơn và làm mát bằng nước nên đảm bảo khí nén đảm bảo tuyệt đối 100% không dầu.

+ Chất lượng khí nén: bao gồm độ tinh khiết của khí nén có chứa bao nhiêu phần trăm hơi nước, hơi dầu, bụi bẩn… Để bảm bảo chất lượng khí nén cao thì ta cần phải chọn thêm các thiết bị phụ trợ khác bao gồm máy sấy khí, hệ thống lọc, hệ thống tách hơi dầu…

(5) Nhu cầu sử dụng: nói lên mức độ quan trọng của hệ thống khí nén đối với nhu cầu sản xuất. Nếu nhu cầu sử dụng khí nén nhiều và liên tục làm việc 24/24h thì cần phải có hệ thống máy nén khí dự phòng. Nếu nhu cầu sử dụng khí nén không đồng đều lúc thì cần nhiều khí lúc thì không sử dụng đến thì cần phải chọn máy nén khí có điều khiển biến tần hoặc có chế độ dừng tự động để tiết kiệm điện…

2. Công cụ tính toán chỉ số hiệu quả năng lượng

2.1. Các bước thực hiện

Để tính toán chỉ số hiệu quả năng lượng cho hệ thống máy nén khí phải thực hiện qua các bước sau:

Bước 1: Nhập năng lượng sử dụng của hệ thống máy nén khí

Bước 2: Nhập sản lượng khí nén của hệ thống máy nén khí

Bước 3: Nhập yếu tố về nhiệt độ không khí đầu vào của máy nén khí

Bước 4: Xác định các chỉ số hiệu quả năng lượng và đường cơ sở năng lượng

Bước 5: Phân tích kết quả, theo dõi và đánh giá.

Dựa trên số liệu và phương pháp tính xây dựng được phần mềm tính máy tính có tên là công cụ tính toán hiệu suất của hệ thống nén khí theo công nghệ “ công nghiệp thế hệ 4.0”, có giao diện như sau:

Giao diện tính toán chỉ số hiệu quả năng lượng

2.2. Phân tích chỉ số hiệu quả năng lượng

Phân tích chỉ số hiệu quả năng lượng theo các chỉ số sau:

- Phân tích tổng nhu cầu sử dụng năng lượng: Xem xét sự tăng, giảm so với tháng trước hoặc so với cùng kỳ năm trước

- Phân tích đơn giá năng lượng và chi phí năng lượng: Xác định tỷ lệ sử dụng trong các giờ sản xuất (cao điểm, bình thường, thấp điểm), chi phí mua Cosφ

- Phân tích Suất tiêu hao năng lượng: So sánh với suất tiêu hao năng lượng trung bình của công ty.

- So sánh năng lượng sử dụng so với dự báo : tính toán năng lượng dự báo theo đường cơ sở năng lượng để xác định hiệu quả quản lý năng lượng

- Đánh giá hiệu quả quản lý năng lượng của doanh nghiệp: Xác định mức độ tiết kiệm năng lượng, đánh giá các biện pháp tiết kiệm đã thực hiện và xây dựng kế hoạch tiết kiệm năng lượng cho các tháng tiếp theo.

2.3. Xác định tiềm năng TKNL thông qua đường cơ sở năng lượng

Thông thường mục tiêu TKNL của một đơn vị sẽ được xác định thông qua chỉ thị từ ban lãnh đạo là một con số như giảm 5% tổng điện tiêu thụ,.. Tuy nhiên một câu hỏi đặt ra là 5% đấy lấy ở đâu ra, sao không phải là 4% hay 6%. Trong phần này chúng tôi sẽ chỉ ra cách xác định tiềm năng TKNL từ đường cơ sở năng lượng để làm cơ sở cho việc đặt mục tiêu trong hoạch định năng lượng.

Cách tính tiềm năng TKNL:

Bước 1: Tính được điện tiêu thụ giả định theo đường cơ sở năng lượng:

Bước 2: So chênh lệch với điện tiêu thụ thực tế

Bước 3: Tính toán tiềm năng TKNL theo nguyên tắc: điện tiêu thụ thực tế lớn hơn điện tiêu thụ theo EnB thì không có tiềm năng TKNL, ngược lại nếu điện tiêu thụ thực tế cao hơn điện tiêu thụ tính theo EnB thì tiềm nằng TKNL bằng hiệu của điện tiêu thụ thực tế trừ đi điện tiêu thụ theo EnB.

Xét EnB ví dụ trên: y = 6,82*x + 5145. Ở đây EnB phản ánh mối liên hệ giữa sản lượng đầu ra (x) và năng lượng đầu vào (y) qua 1 hàm số có nghĩa như sau:

Hệ số tương quan R2= 0,9747t ức là có 97,47% sự thay đổi của các biến sản lượng sẽ được giải thích bằng hàm hồi quy ở trên, Sự thay đổi của sản lượng ảnh hưởng nhiều đến lượng điện năng tiêu thụ.

- Khi không sản xuất sản phẩm: x=0 => y = 5145 kWh, tức đơn vị vẫn tiêu thụ năng lượng nền là 5145 kWh kể cả khi không sản xuất khí nén.

- Khi tiêu thụ tăng lên 1 đơn vị (1m3), điện tiêu thụ tăng lên 6,82 m3, tức là hệ số năng lượng đang ở mức 7,53773 kWh/ m3. Thông thường chỉ số này phản ánh trình độ công nghệ dùng để sản xuất khí nén.

Các tin mới hơn:
Các tin đã đăng: